[發明專利]一種機器視覺檢測物體表面微變形的成像裝置及其方法

在審

• 申請號: 201511005183.7
• 申請日: 2015-12-25
• 公開（公告）號: CN105627942A
• 公開（公告）日: 2016-06-01
• 發明（設計）人: 文生平;劉云明
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: G01B11/16
• 分類號: G01B11/16
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 羅觀祥

技術領域

本發明涉及機器視覺光學成像領域與圖像處理領域，尤其涉及一種機器 視覺檢測物體表面微變形的成像裝置及其方法。

背景技術

機器視覺經過數十年的發展，給工業自動化帶來了全新的解決方法，廣 泛應用于工業制造過程中的產品質量檢測。機器視覺技術與工業自動化相結 合，由此產生了視覺檢測技術。而視覺檢測最關鍵的就是設計正確光學成像 方案和圖像處理方法。因此有針對性的光源照明和成像方法與其圖像處理方 法變得極為重要。

由于工業產品生產時的質量控制的不確定因素，產品表面常常產生各種 缺陷，其中大部分缺陷在生產中已經有有效的避免方法或檢測方法，而對于 物體表面的微變形缺陷由于其體現為小的凸起或者凹陷，并且與物體背景同 色，很難通過現有的成像方法進行成像，即使成像后，其特征用現有的圖像 處理方法也很難進行識別。

結構光通常被用于物體的三維測量技術中，若要通過二維的圖像獲取三 維的信息可以借助結構光。結構光在三維成像的過程中，就是作為一維的輔 助信息被投射到物體上。在缺陷檢測領域解構光的應用并不廣泛。傳統的三 維檢測方法有通過接觸式的探針檢測等，但效率較低且容易造成二次劃傷。 通過結構光進行非接觸的視覺檢測技術能夠針對工業產品的微變形缺陷的檢 測有好的效果。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術的缺點和不足，提供一種機器視覺 檢測物體表面微變形的成像裝置及其方法。有效的解決被檢測物體表面微變 形缺陷太小且與目標同色造成的無法成像的問題，使物體表面微變形的缺陷 信息得以表征和識別。

本發明通過下述技術方案實現：

一種機器視覺檢測物體表面微變形的成像裝置，包括顯示器1、攝像機2 和計算機3；顯示器1用于調制產生正弦相移的光柵條紋光5；攝像機2和顯 示器1設置在被檢測物體4表面的上方；使顯示器1的光柵條紋光5照射至 該被檢測物體4的整個上表面，并在被檢測物體4的整個上表面形成條紋圖 像，攝像機2用于采集被檢測物體4表面上反射的條紋圖像，并將其傳遞給 計算機3的圖像分析系統。所述顯示器1為液晶顯示顯示器。所述攝像機2 為工業相機。

所述攝像機2、顯示器1呈V字型安裝在被檢測物體4的上方。

當被檢測物體4表面有凸起或者凹陷時會造成光線反射率的改變及偏折， 使光柵條紋局部扭曲變形，該扭曲變形的部位即是該被檢測物體4表面的微 變形。

一種機器視覺檢測物體表面微變形的方法如下：由計算機3的圖像分析 系統，根據相移解調的方法，對條紋圖像進行分析，通過獲取相位信息的變 化，得到被檢測物體4光滑表面的梯度分布，即得到被檢測物體4表面高度 信息的改變，從而獲取被檢測物體4表面微變形缺陷信息，條紋圖像獲取相 位信息的具體方法如下：

通過計算機3的圖像分析系統，采用相移法進行相位提取，相移法在一 個周期內需要將相位不同的多幅光柵條紋光投影到被測物體表面，通過對采 集到的一組條紋圖像進行相位處理來獲得相位值；

設光柵條紋光5對被檢測物體4投射了光柵條紋圖像的數量為N，則在 一個投影周期內，連續投影的兩幅光柵條紋圖像的相位差就是2π/N，若第n 幅光柵條紋圖像上每個點的光照強度用I_n來表示，則有公式如下：